机械效率影响因素

机械效率影响因素

简单机械的机械效率是力学中的重点和难点,也是中考几乎每年必考的一个知识点。为了较好地理解各种简单机械的做功情况,就要弄清有用功、额外功和总功的概念: (1)有用功:机械对物体做的功,是目的.

(2)额外功:不需要但不得不做的功,例如克服机械间的摩擦做功. (3)总功:人(动力)对机械做的功.

最常见的简单机械有三种:滑轮组、杠杆和斜面。

一、探究影响滑轮组机械效率的因素（竖放）

滑轮组的机械效率（不计摩擦）

物

轮轮

物物轮物物额外

有用有用总

有用G G G G G h

G h G h G W W W W W +

=+=

+=

+=

=

11η 因此滑轮组的机械效率与物重与轮重有关：

（1）滑轮越重，滑轮组的机械效率越低，可以理解为滑轮越重，做的额外功越多； （2）物体越重，滑轮组的机械效率越低，可以理解为做的有用功多，机械效率越高

1．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：

(1)写出表中标有编号①、②和③的空格处的数据 (2)在实验操作中应该怎样拉动弹簧测力计

(3)分析实验数据，同一滑轮组的机械效率主要与什么因素有关为什么 (4)不同滑轮组的机械效率又与其它哪些因素有关呢(列举一例) 答案：（1）2.2N30（2）竖直向上匀速拉动 （3）物体的重力有关（4）还与动滑轮重力有关

2．在“测滑轮组机械效率”的实验中，小强按正确方法操作，图9是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据。

(1）由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为0.1J ，人做的总功为_______J 。

(2）对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是______________；结合弹簧测力计放大图，可知小强的错误是_____________________。

(3）在该次实验中，所测滑轮组的机械效率应该为______________。

(4)实验中，若仅增加钩码的重，则滑轮组的机械效率将_______(选填“增大”、“减小”或“不变”)． 答案：（1）0.06（2）总功小于有用功测力计读数错了（3）83.3%（4）增大

3．某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示，实验数据如下表。若不计摩擦，比较1和2两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与有关；比较1和3两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与有关。

答案：动滑轮重力有关；物体重力

次数

物理量 1

2

3

钩码重G/N 4 4 6 钩码上升高度h/m

0.1

0.1

0.1

绳端拉力F/N 1.8 1.4 2.4 绳端移动距离s/m 0.3 0.5 0.3 机械效率η

74%

57%

83%

二、探究影响杠杆机械效率的因素 杠杆的机械效率（不计摩擦）

（1）若不计杠杆自重，则杠杆不做额外功，机械效率η=100%；如考虑杠杆自重，提起杠杆自身所做的功为额外功，提起重物所做的功为有用功，则机械效率杆

物物W W W +=

η

（2）考虑杠杆本身的重力，则提起杠杆自身所做的功为额外功杆心杠杆额外h G W =，拉力为动力，所做的功为总功Fs W =总

（3）由于杠杆的重心一般在物体的几何中心，因此杆端杆心h h 2

1

=

；如果动力作用点在杆端，则有杆心杆端h h s 2==；重物移动的距离则可以根据杠杆平衡条件求出321l G l G Fl 杆物+=（杠杆不水平，

杠杆的力臂不能直接在杠杆上读出，但杠杆力臂和杠杆长成比例，可以认为1h s =） 4．如图所示是小明测量杠杆机械效率的实验情景(杠杆的重力忽略不计) (1)请在下表中把相关的数据填写完整

物体重G ／N 物体上升的高度h ／cm 弹簧测力计的示数F ／N 弹簧测力计移动的竖直距离S ／cm 有用功W 有／J 总功W 总／J 机械效率η／％

4

30

(2)为提高本实验中杠杆的机械效率，请提—条合理的建议：______________________。 答案：

（1）15、2.4、0.6、0.72、83.3；（2）选择支点灵活的杠杆或在支点所在轴处加润滑油．

5．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率．实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升．

（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F 为_______N ，钩码总重G 为1.0N ，钩码上升高度h 为0.1m ，测力计移动距离s 为0.3m ，则杠杆的机械效率为_______%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：

______________________________________．

（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A 、B 两点，测量并计算得到下表所示的两组数据： 次数 钩码悬

挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A 点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2

B 点

2.0

0.15

1.2

0.30

83.3

_______；请简要说明两条理由：

①____________________________________；②_____________________________________。 答案:（1）0.5；66.7；由于使用杠杆时需要克服杠杆自重（克服摩擦力）等做功 （2）不能；